This paper presents a novel technique that combines machine learning (ML) with moth-flame optimization (MFO) methods to predict the axial compressive strength (ACS) of concrete filled double skin steel tubes (CFDST) columns. The proposed model is trained and tested with a dataset containing 125 tests of the CFDST column subjected to compressive loading. Five ML models, including extreme gradient boosting (XGBoost), gradient tree boosting (GBT), categorical gradient boosting (CAT), support vector machines (SVM), and decision tree (DT) algorithms, are utilized in this work. The MFO algorithm is applied to find optimal hyperparameters of these ML models and to determine the most effective model in predicting the ACS of CFDST columns. Predictive results given by some performance metrics reveal that the MFO-CAT model provides superior accuracy compared to other considered models. The accuracy of the MFO-CAT model is validated by comparing its predictive results with existing design codes and formulae. Moreover, the significance and contribution of each feature in the dataset are examined by employing the SHapley Additive exPlanations (SHAP) method. A comprehensive uncertainty quantification on probabilistic characteristics of the ACS of CFDST columns is conducted for the first time to examine the models' responses to variations of input variables in the stochastic environments. Finally, a web-based application is developed to predict ACS of the CFDST column, enabling rapid practical utilization without requesting any programing or machine learning expertise.
We introduce an evolutionary approach to on-line learning for mobile robot control using reconfigurable hardware. We use genetic programming as an evolutionary engine. Control programs are encoded in tree structure. Genetic operators, such as node mutation, adapt the program trees based on a set of training cases. This paper discusses the advantages and constraints of the evolvable hardware approach to robot learning and describes a FPGA implementation of the presented genetic programming method.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.16
no.1
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pp.211-230
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2022
In image segmentation, for the condition that objects (targets) and background in an image are intertwined or their common boundaries are vague as well as their textures are similar, and the targets in images are greatly variable, the deep learning might be difficult to use. Hence, a new method based on graph theory and guided feathering is proposed. First, it uses a guided feathering algorithm to initially separate the objects from background roughly, then, the image is separated into two different images: foreground image and background image, subsequently, the two images are segmented accurately by using the improved graph-based algorithm respectively, and finally, the two segmented images are merged together as the final segmentation result. For the graph-based new algorithm, it is improved based on MST in three main aspects: (1) the differences between the functions of intra-regional and inter-regional; (2) the function of edge weight; and (3) re-merge mechanism after segmentation in graph mapping. Compared to the traditional algorithms such as region merging, ordinary MST and thresholding, the studied algorithm has the better segmentation accuracy and effect, therefore it has the significant superiority.
In this paper, we are proposing improved vanishing points detection and segments labeling methods for inside wall frame detection from indoor image of a piece of having a colour RGB. A lot of research related to recognizing the frame of artificial structures from the image is being performed due to increase in demand for AR technology. But detect the inside wall frame in indoor images have many objects that caused the occlusion is still a difficult issue. Inner wall frame detection methods are usually segment labeling methods and detect vanishing point methods are used together. In order to improve the vanishing point detection method we proposed using inner wall orthogonality which forms the cube. Also we proposed labeling method using tree based learning and superpixel based segmentation method for labelingthe segments in indoor images. Finally, in experiments have shown improved results about inside wall frame detection according to our methods.
This study aimed to use three-dimensional point cloud data (PCD) obtained from Terrestrial Laser Scanning (TLS) and Mobile Laser Scanning (MLS) to evaluate a deep learning-based species classification model for two tree species: Pinus koraiensis and Larix kaempferi. Sixteen models were constructed based on the three conditions: LiDAR platform (TLS and MLS), down-sampling intensity (1024, 2048, 4096, 8192), and deep learning model (PointNet, PointNet++). According to the classification accuracy evaluation, the highest kappa coefficients were 93.7% for TLS and 96.9% for MLS when applied to PCD data from the PointNet++ model, with down-sampling intensities of 8192 and 2048, respectively. Furthermore, PointNet++ was consistently more accurate than PointNet in all scenarios sharing the same platform and down-sampling intensity. Misclassification occurred among individuals of different species with structurally similar characteristics, among individual trees that exhibited eccentric growth due to their location on slopes or around trails, and among some individual trees in which the crown was vertically divided during tree segmentation.
Hypertension is a severe health problem and increases the risk of other health issues, such as heart disease, heart attack, and stroke. In this research, we propose a machine learning-based prediction method for the risk of chronic hypertension. The proposed method consists of four main modules. In the first module, the linear interpolation method fills missing values of the integration of gas and meteorological datasets. In the second module, the OrdinalEncoder-based normalization is followed by the Decision tree algorithm to select important features. The prediction analysis module builds three models based on k-Nearest Neighbors, Decision Tree, and Random Forest to predict hypertension levels. Finally, the features used in the prediction model are explained by the DeepSHAP approach. The proposed method is evaluated by integrating the Korean meteorological agency dataset, natural gas leakage dataset, and Korean National Health and Nutrition Examination Survey dataset. The experimental results showed important global features for the hypertension of the entire population and local components for particular patients. Based on the local explanation results for a randomly selected 65-year-old male, the effect of hypertension increased from 0.694 to 1.249 when age increased by 0.37 and gas loss increased by 0.17. Therefore, it is concluded that gas loss is the cause of high blood pressure.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.33B
no.1
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pp.187-194
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1996
In this paper, we propose regression neural networks based on regression trees. We map regression trees into three layered feedforward networks. We put multi feature split functions in the first layer so that the networks have a better chance to get optimal partitions of input space. We suggest two supervised learning algorithms for the network training and test both in single feature split and multifeature split functions. In experiments, the proposed regression neural networks is proved to have the better learning performance than those of the single feature split regression trees and the single feature split regression networks. Furthermore, we shows that the proposed learning schemes have an effect to prune an over-grown tree without degrading the learning performance.
In this paper, we propose a method for diagnosing overload and working load of collaborative robots through performance analysis of machine learning algorithms. To this end, an experiment was conducted to perform pick & place operation while changing the payload weight of a cooperative robot with a payload capacity of 10 kg. In this experiment, motor torque, position, and speed data generated from the robot controller were collected, and as a result of t-test and f-test, different characteristics were found for each weight based on a payload of 10 kg. In addition, to predict overload and working load from the collected data, machine learning algorithms such as Neural Network, Decision Tree, Random Forest, and Gradient Boosting models were used for experiments. As a result of the experiment, the neural network with more than 99.6% of explanatory power showed the best performance in prediction and classification. The practical contribution of the proposed study is that it suggests a method to collect data required for analysis from the robot without attaching additional sensors to the collaborative robot and the usefulness of a machine learning algorithm for diagnosing robot overload and working load.
Rectangular concrete-filled steel tubular (RCFST) column, a type of concrete-filled steel tubular (CFST), is widely used in compression members of structures because of its advantages. This paper proposes a robust machine learning-based framework for predicting the ultimate compressive strength of RCFST columns under both concentric and eccentric loading. The gradient boosting neural network (GBNN), an efficient and up-to-date ML algorithm, is utilized for developing a predictive model in the proposed framework. A total of 890 experimental data of RCFST columns, which is categorized into two datasets of concentric and eccentric compression, is carefully collected to serve as training and testing purposes. The accuracy of the proposed model is demonstrated by comparing its performance with seven state-of-the-art machine learning methods including decision tree (DT), random forest (RF), support vector machines (SVM), deep learning (DL), adaptive boosting (AdaBoost), extreme gradient boosting (XGBoost), and categorical gradient boosting (CatBoost). Four available design codes, including the European (EC4), American concrete institute (ACI), American institute of steel construction (AISC), and Australian/New Zealand (AS/NZS) are refereed in another comparison. The results demonstrate that the proposed GBNN method is a robust and powerful approach to obtain the ultimate strength of RCFST columns.
This paper describes the hybrid document summarization using the indicative summarization and the query-based summarization. The learning models are built from teaming documents in order to extract topic phrases. We use Naive Bayesian, Decision Tree and Supported Vector Machine as the machine learning algorithm. The system extracts topic phrases automatically from new document based on these models and outputs the summary of the document using query-based summarization which considers the extracted topic phrases as queries and calculates the locality-based similarity of each topic phrase. We examine how the topic phrases affect the summarization and how many phrases are proper to summarization. Then, we evaluate the extracted summary by comparing with manual summary, and we also compare our summarization system with summarization mettled from MS-Word.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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